1tom - 0561.htm
603
Голографичоскйе методы Д. п. основаны на применении голограмм. Т. к. голограмма несет информацию о фазе исходной волны, е╦ можно использовать для интерференц. измерений вместо самого объекта. Это ≈ важное преимущество, т. к. заменяет интерферометрии, измерения на объекте измерениями на голограмме. В принципе, с помощью одной голограммы можно восстановить интерференц. измерения под разными углами и найти пространственное распределение концентрации электронов и др. величин, влияющих па распространение волн в пеосесимметричной системе. Методика иногда применяется и в СВЧ-диапазоне. Корпускулярная Д. п. обычно подразумевает анализ потоков тяж╦лых частиц или излучаемых самой плазмой (пассивная Д. п.), или пронизывающих е╦ и испускаемых внеш. источником (активная Д. п-)- Однако к
этой группе относится целый ряд методов, использующих др. частицы плазмы. Корпускулярная Д. п. с использованием тяж╦лых частиц является основной для изучения физ. характеристик тяж╦лой компоненты горячей плазмы в проблеме управляемого термоядерного син-
Рие. а. 1 ≈ быстрый ион, 1' ≈ быстрый атом перезарядки, 2,2' ≈ соответственно холодные (медленные) частицы.
теза* С помощью пассивных методов исследуют нейтральные атомы, покидающие плазму в результате перезарядки ионов в объ╦ме (рис. 3). Осн. элемент устройства ≈ анализатор атомов перезарядки. В н╦м атомы за пределами сильного маги, поля термоядерной установки вновь ионизуются в камерах перезарядки л затем анализируются. Диапазон анализаторов: от 100 ≈ 200 эВ до десятков КэВ, разрешение по энергиям &E/Ezx\\Q ≈ 20%. Анализ часто ведут сразу по мп. энер-гстич. каналам. Методика является одним из осн. способов измерения TV-
Для реализации корпускулярной активной Д. п- используются ослабление пучков нейтральных частиц и плазме, упругое рассеяние первичного пучка, возбуждение частиц пучка с последующим изменением их траектории. По ослаблению интенсивности пучка нейтральных частиц (в результате перезарядки) на выходе из системы можно определить концентрацию ионов* Регистрация потока атомов перезарядки на пучке и атомов пучка, рассеянных на ионах, да╦т возможность определить темп-ру и плотность ионов водорода в исследуемом объ╦ме плазмы. Осн. проблемы использования методики ≈ ограниченная прозрачность плазмы для диагиостич. пучка и особенно для выходящих атомов перезарядки, возмущения плазмы первичным пучком.
Комбинированная Д. п. основана на регистрации излучений, возбуждаемых частицами зондирующих пучков при столкновении с частицами плазмы. Процесс ид╦т по схеме перезарядки:
уходящих за дределы плазмы. В маги, поле анализ обычно ограничен продольными (вдоль Н) скоростями электронов. fe(v) нес╦т также косвенную информацию об элементарных процессах и коллективных явлениях в плазме. В активных методах корпускулярной Д. п. используют для зондирования плазмы электронный пучок заданной энергии. Распределение электронов по энергиям в рассеянном пучке нес╦т информацию об объ╦мных свойствах плазмы, ее компонентном составе и т, д. Эти методы применяются редко.
Метод «меченых» атомов позволяет контролировать поведение отд. тяж╦лых компонент плазмы (до сих пор использовался мало). Пассивной нейтронной Д. п. измеряются потоки нейтроноц при реакциях синтеза в горячей плазме для оценки темп-ры ионов и их распределения по скоростям. Выделение «истинных» термоядерных нейтронов требует комплекса измерений (углового и пространственного распределения, их энер-гетич. спектра, рентгеновского излучения в установке и т. п.)
Зондовая Д. п. основана на помещении в плазму зондов (датчиков). Все зондовые методики (кроме зондов-анализаторов, расположенных на границе плазмы) возмущают плазму. Однако обычно возмущение локализуется в прилегающих зонду слоях, а параметры при-зондовой плазмы уда╦тся связать с се объ╦мными свойствами. Энергетич, поток, к-рый может выдержать зонд, ограничен. Поэтому все варианты зондовых методик пригодны только для анализа низкотемпературной или периферийных зол горячей плазмы.
Электрические зонды (Ленгмюра), представляющие собой один или песк. небольших метал-лич. электродов, погруж╦нных в плазму, являются одним из осн. средств диагностики локальных свойств низкотемпературной плазмы. Схемы лек-рых конструкций зондов приведены па рис. 4. Осн. первичная информация ≈ вольт -амперная характеристика (ВАХ) зонда, из к-рой можно определить ne, fe(ue], Te, фр ≈ потенциал плазмы. ВАХ зависит от геом. и плазменных параметров: let ,- ≈ длины свободного пробега заряж. частиц, гд, тр ≈ размера зонда и его конструкции; Т, ?У Гу, la≈ длины пробега атомов до ионизации,
е,
напряж╦нности магн. поля Я.
У////////////7//777777,
Метод да╦т возможность реализовать локальную диагностику примесей с разл, зарядом Z. Возможны и др. варианты комбинированной диагностики. Так, напр., пучок атомов Li использовался для определения концентрации электронов по интенсивности возбуждения спектральной линии 2$≈2р (0708 А); по углу поворота плоскости поляризации излучения оценивалась напряж╦нность магн, поля в токамакс. Диагностика электронной компоненты плазмы с помощью разл. анализаторов на границе плазмы позволяет определить ф-цию распределения fe (v) электронов,
6
Рис. 4. Электростатический зонд: а) ≈ цилиндрический, б) ≈ сферический, <?) ≈ экранированный цилиндрический, 1 ≈ диэлектрическое покрытие, 2 ≈ металлический стержень-зонд, S ≈ металлический экран.
Обработка ВАХ для разл. диапазона параметров плазмы существенно различна. Если отбор тока (частиц) на зонд происходит в прилегающем к зонду возмущ╦нном неквазинейтральном слое г5, меньшем /1?п / (бесстолкновителыгый слой), то зонд вносит наименьшие возмущения в плазму. Имеется последовательная теория этого случая, к-рая да╦т значение токов Iet I; и позволяет определить ф-цию распределения электронов по скоростям. При rs>lft i частицы, попадающие на зонд, испытывают в слое неск. столкновений. Строгая теория для таких условий отсутствует. Однако существует экспериментально подтверждаемая интерполяционная ф-ла, позволяющая определить 1^ и ф-цию распределения электронов по энергиям.
В случае rs^>l плазма может рассматриваться как
и о
сплошная среда. Возмущение плазмы оказывается ллл наибольшим. Характеристики потоков на зонд увязы- OU9
Физическая энциклопедия, г. 1
")
}
